WAN 口与 LAN 口的基础功能

WAN 口主要用于连接外部网络，它就像网络世界的大门，能接纳各种接入线路，像 ADSL、LAN、光纤等，与运营商的设备紧密相连，让路由器接入到广袤的外部网络环境中。

LAN 口则专注于内部网络的连接，它如同家庭或企业内部网络的小型枢纽，与局域网中的各类设备，如交换机、集线器、PC、打印机、NAS 等建立连接，构建起一个相对独立、封闭的内部网络空间。

从 IP 地址的使用来看，路由器 WAN 口采用的 IP 地址由网络运营商提供，可能是静态公网 IP 地址，也可能是动态公网 IP 地址。而 LAN 口使用的 IP 地址是在局域网内分配的内网 IP 地址。每个路由器都会拥有一个私有 IP 地址，这一设置不仅让路由器能够充当局域网的网关，还极大地方便了网管对路由器进行管理和维护。路由器的路由功能就体现在 WAN 口 IP 地址和 LAN 口 IP 地址之间的数据路由上，根据网络运营商提供的接入方式，如静态 IP 地址、动态 IP 地址或 PPPOE 等，来设置 WAN 口的网络参数，使其与网络运营商的接入设备处于同一外网环境；而 LAN 口 IP 地址则设置为本地局域网内的 IP 地址，通常可在宽带路由器上自行设定，LAN 口下连接的计算机组成一个“本地网”，路由器的 LAN 口 IP 地址就是这个网络的网关。

同一路由器上 WAN 口与 LAN 口的数据走向

以家庭网络为例，能清晰了解同一路由器上 WAN 口和 LAN 口的数据走向。家庭内部网络的机器都连接在 LAN 口，当这些设备需要向外部网络发送数据包时，首先会向默认网关发送请求，这里的默认网关可理解为路由器 CPU 上的 LAN 口。一般路由器通过交换芯片扩展出多个 LAN 口，这些就是日常使用的接口。

路由器在接收到从 LAN 口发送来的数据包后，会对数据包进行分析。在检查数据包中的内网 IP 地址时，会查看设备本身的 NAT 地址转换表。找到相应条目后，将数据包的源地址，也就是原本的内网 IP 地址，替换为 WAN 口的 IP 地址，而目的地址保持不变，然后将数据包发送到外网。

外部网络接收到数据包后，会解析出其中的路由器 WAN 口 IP 地址，并将响应数据包返回到这个 WAN 口 IP 地址，再发送回路由器。路由器收到返回的数据包后，将数据包中的目的地址（WAN 口 IP）通过 NAT 转换为内网 IP，至此，完成整个数据包的发送和接收过程。这一过程确保了内部网络设备能够与外部网络进行正常的数据交互。

路由器为 LAN 口自动分配内网 IP 地址的机制

路由器为 LAN 口自动分配内网 IP 地址主要依靠 DHCP 服务。DHCP 是一个基于广播的协议，其操作可分为四个阶段：IP 租用请求、IP 租用提供、IP 租用选择、IP 租用确认。

在局域网中，设备作为 DHCP 客户端，会先通过 LAN 广播的方式寻找 DHCP 服务器。此时，LAN 广播范围内的设备若具备 DHCP 服务功能，就可能成为 DHCP 服务器。通常，路由器会承担这一角色，其 CPU 上运行的操作系统，如装过 DHCP 服务的 openwrt 系统（虽然 openwrt 系统的 DHCP 和 Linux 有一定差异，但基本原理相似），可作为 DHCP 服务器。

当多个 DHCP 服务器收到客户端的广播请求后，会返回 OFFER 报文，进行 IP 地址的预分配。DHCP 客户端收到这些 OFFER 报文后，会从中选择一个（一般是第一个收到的 offer）进行确认，向对应的 DHCP 服务器发送 REQUEST 报文。DHCP 服务器收到确认后，会带着预先准备好的 IP 地址发送 ACK 报文，完成整个 IP 地址分配过程。通过这一机制，路由器能够自动为连接在 LAN 口的设备分配内网 IP 地址，方便设备接入局域网并进行网络通信。

NAT 技术概述及作用

NAT（网络地址转换）是将 IP 数据报报头中的 IP 地址转换为另一个 IP 地址的过程，它在网络通信中起着至关重要的作用，主要实现内部网络（私有 IP 地址）访问外部网络（公有 IP 地址）的功能。

NAT 有两种常见类型，Basic NAT 实现一对一的 IP 地址转换，即一个私有 IP 地址对应一个公有 IP 地址。这种转换方式相对简单，但在实际应用中，由于公有 IP 地址资源有限，一对一的转换会造成 IP 地址的浪费。

NAPT（网络地址端口转换）则更为灵活和高效，它可以实现多个私有地址映射到同一个公有地址上。通过在 IP 地址转换的基础上，增加端口号的转换，NAPT 使得多个内部设备可以共享一个公有 IP 地址访问外部网络。例如，在一个家庭网络中，多台设备同时通过路由器上网，NAPT 技术可以让这些设备使用同一个公有 IP 地址，但通过不同的端口号来区分不同的数据流，从而实现了内部网络设备对外部网络的高效访问，有效解决了公有 IP 地址资源紧张的问题。

工业路由器的 WAN 口和 LAN 口在网络连接中分工明确，数据走向清晰，通过 DHCP 和 NAT 等技术实现了内部网络与外部网络的高效通信，为工业生产和日常生活中的网络应用提供了坚实的基础。